Đang tải... (xem toàn văn)
Trong báo cáo này, ảnh hưởng của phụ gia đa nguyên tố chứa Na, Fe, Al, Ca đến hiệu quả đốt than áp dụng trên mẫu than antraxit Việt Nam của nhà máy nhiệt điện đốt than đã được chỉ ra, so sánh, đánh giá trên tiêu chí giảm nhiệt độ bắt cháy và tăng mức độ cháy kiệt của than. Kết quả nghiên cứu thu được cho thấy, ảnh hưởng của hàm lượng Ca và Fe trong hệ phụ gia đến hiệu quả đốt than cao hơn so với Al và Na.
THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT PHỤ GIA ĐA NGUYÊN TỐ CHỨA Na, Fe, Al, Ca ĐẾN HIỆU QUẢ ĐỐT THAN Các chất phụ gia làm tăng cường trình chuyển oxy đến bề mặt cacbon, giúp cho phản ứng cháy xảy nhanh hơn; biện pháp sử dụng phụ gia dễ thực hiện, linh hoạt, không thời gian dừng lị, đảm bảo tính vận hành liên tục nhà máy… Trong báo cáo này, ảnh hưởng phụ gia đa nguyên tố chứa Na, Fe, Al, Ca đến hiệu đốt than áp dụng mẫu than antraxit Việt Nam nhà máy nhiệt điện đốt than ra, so sánh, đánh giá tiêu chí giảm nhiệt độ bắt cháy tăng mức độ cháy kiệt than Kết nghiên cứu thu cho thấy, ảnh hưởng hàm lượng Ca Fe hệ phụ gia đến hiệu đốt than cao so với Al Na MỞ ĐẦU thải công nghiệp báo cáo Jun Cheng đồng nghiệp [7] Trong chế này, nguyên tử oxy vận chuyển dựa thứ tự hoạt động kim loại xúc tác từ Na đến Fe đến Ca với cacbon Trong q trình đốt than có sử dụng chất xúc tác, oxi hóa xúc tác xem chế chiếm ưu Các chất xúc tác thúc đẩy q trình đốt than nhiều oxit tạo suốt q trình phân hủy oxi hóa oxit kim loại vật liệu khác, oxit có khả hấp thụ mạnh nguyên tố oxy bề mặt Trong trình đốt than, oxit sử dụng tác nhân mang oxi hoạt hóa Hiện nguồn nhiên liệu hóa thạch than dần cạn kiệt, đẩy giá thành than thị trường giới ngày tăng cao Để tăng cường hiệu sử dụng than đá, giải pháp cải tiến công nghệ tiến hành liên tục hiệu việc tiết kiệm than tiêu thụ giảm phát thải gây ô nhiễm chưa thực cao Việc sử dụng phụ gia cho trình đốt than quan tâm nhiều ưu điểm linh hoạt, dễ thực hiện, khơng tốn thời gian dừng lị, đảm bảo tính vận hành liên tục nhà máy Các chất phụ gia làm giảm lượng hoạt hóa phản ứng, giúp cho phản ứng xảy nhanh hay xảy nhiệt độ thấp Điều tạo phản ứng cháy Khi sử dụng xúc tác có chứa hỗn hợp nguyên kiệt hơn, đốt than kiệt hơn, giảm lượng tro xỉ tố Na, Fe, Ca, phản ứng xúc tác diễn theo khí phát thải q trình đốt chế chuỗi, thể hình [6,7] Các chất phụ gia cho q trình đốt than Các phản ứng xảy sau: hợp chất vô oxit kim loại, muối [1-3] Na2O+ O2 → Na2O2 chất hữu [4-5] Một giải pháp Na2O2 + FeO → Na2O + Fe2O3 ý sử dụng loại chất thải Na2O2 + Fe → Na2O + FeO cơng nghiệp làm xúc tác cho q trình đốt than Fe2O3 + CaO → CaO2 + FeO [6,7] FeO + CaO → CaO2 + Fe Cơ chế xúc tác chuỗi trình đốt cháy than CaO2 + C → 2CaO + CO2 chất xúc tác hỗn hợp Na - Fe - Ca từ chất Số 66 - Tháng 03/2021 31 THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN Đối tượng nghiên cứu than antraxit cám Việt Nam Các đặc trưng mẫu than thể bảng 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Quy trình thực nghiệm Hình Cơ chế phản ứng xúc tác chuỗi xúc tác hỗn hợp Na-Fe-Ca trình đốt than Tại Việt Nam, vấn đề nâng cao hiệu đốt than trọng nhà máy nhiệt điện Một số nghiên cứu sử dụng phụ gia xúc tác nâng cao hiệu đốt than thực thu số kết định [8-10] Trong báo cáo trước chúng tôi, kết nghiên cứu ảnh hưởng hệ phụ gia chứa nguyên tố riêng rẽ Na, Ca, Al Fe báo cáo [11] Các kết thu cho thấy phụ gia chứa Ca có hiệu cao phụ gia chứa Al có hiệu thấp Nối tiếp nghiên cứu trên, báo cáo này, ảnh hưởng phụ gia đa nguyên tố chứa Na, Fe, Al, Ca đến hiệu đốt than áp dụng mẫu than antraxit Việt Nam nhà máy nhiệt điện đốt than ra, so sánh, đánh giá tiêu chí giảm nhiệt độ bắt cháy tăng mức độ cháy kiệt than THỰC NGHIỆM • Than nguyên liệu phụ gia nghiền cho qua rây tiêu chuẩn tới kích thước hạt khoảng 0,015 – 0,1 mm • Mẫu bột than trộn với mẫu bột phụ gia theo tỉ lệ phối trộn xác định trước • Mẫu hỗn hợp than phụ gia sau trộn thêm nước để chuyển sang dạng bùn nhão, sau mẫu bùn nhão sấy nghiền tới kích thước hạt khoảng 0,015 – 0,08 mm • Mẫu bột mịn mang phân tích nhiệt Mẫu than đặt chén nung gốm nhôm đốt cháy điều kiện mơi trường khơng khí tiêu chuẩn (lưu lượng khơng khí vào khoảng 10-50 mL/phút) với tốc độ gia nhiệt ổn định (khoảng 10°C/phút) từ nhiệt độ phịng tới 900°C • Trọng lượng mẫu kiểm soát liên tục theo thay đổi nhiệt độ • Dựa kết phân tích nhiệt, xác định nhiệt độ bắt cháy than theo cách thức trình bày 2.2.2 Phương pháp xác định nhiệt độ bắt cháy 2.1 Đối tượng nghiên cứu than Bảng 1: Một số đặc trưng mẫu than antraxit Nhiệt độ bắt cháy than nhiệt độ than cám Việt Nam bắt đầu bốc cháy bị gia nhiệt với tỉ lệ tăng nhiệt định điều kiện có mặt chất oxi hóa Cách xác định nhiệt độ bắt cháy than thể hình Nhiệt độ bắt cháy than xác định qua bước sau: • Đầu tiên, vẽ đường thẳng đứng qua đỉnh A đường cong DTG Đường cắt 32 Số 66 - Tháng 03/2021 THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN đường cong TG điểm B • A0, A1, A2 thành phần tro theo khối lượng (%) mẫu than thơ, chất phụ gia • Vẽ đường tiếp tuyến với đường cong TG xỉ than điểm B • FC0 FC2 thành phần % theo khối • Vẽ đường nằm ngang qua điểm bắt đầu lượng C mẫu than thô xỉ than khối lượng đường cong TG Đường nằm ngang cắt đường tiếp tuyến điểm C • (TG)max % mát khối lượng tối đa mẫu trình cháy (%) • Từ điểm C, vẽ đường thẳng đứng Đường cắt trục hoành điểm Ti Nhiệt độ Ti nhiệt độ bắt cháy than KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết Ảnh hưởng tỷ lệ thành phần Na/Ca/Al/Fe phụ gia, hàm lượng phụ gia kích thước phụ gia đến hiệu đốt cháy than nghiên cứu Hình Cách xác định nhiệt độ bắt cháy Ti than 2.2.3 Phương pháp xác định mức độ cháy kiệt than Mức độ cháy kiệt, Bc, sử dụng để thể tính chất cháy kiệt than Đối với phương pháp đánh giá dựa mẫu tro thông thường, khối lượng tro xem không đổi trước sau q trình cháy Do đó, mức độ cháy kiệt mẫu than thơ ban đầu tính sau: - Dựa tổng quan phụ gia cho trình đốt than, định hướng sử dụng thải bùn đỏ làm phụ gia bổ sung cho trình đốt, ảnh hưởng tỉ lệ thành phần Na/Ca/Al/Fe phụ gia đa nguyên tố khảo sát với tỉ lệ: 0/0/0/0 (mẫu đối chứng), 2/1/1/3, 1/1/5/15 (mẫu có tỉ lệ tương ứng với thải bùn đỏ), 1/1/10/30 M0.A0 + M1.A1= M2.A2 FC2 + A2 = M2/(M0+M1) = – (TG)max Bc = – (M2.FC2)/(M0.FC0) = [FC0 + A0 + (M1.A1)/M0 – (1+ M1/M0)(1– (TG)max]/FC0 Trong đó: • M0, M1 M2 khối lượng mẫu than thô ban đầu, khối lượng chất phụ gia khối lượng xỉ than Hình Ảnh hưởng tỷ lệ nguyên tố hệ phụ gia đến khả cháy than Số 66 - Tháng 03/2021 33 THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN Hàm lượng phụ gia/than sử dụng 10% kích thước hạt phụ gia 180-200 µm Kết khảo sát thể hình - Kế thừa kết từ nghiên cứu ảnh hưởng tỉ lệ nguyên tố hệ phụ gia đến khả cháy than, ảnh hưởng hàm lượng phụ gia/than khảo sát với tỉ lệ 0% (mẫu đối chứng), 2%, 4%, 6%, 8% 10% Tỉ lệ nguyên tố Na/Ca/Al/Fe theo khối lượng sử dụng 2/1/1/3 với kích thước hạt phụ gia 180-200 µm Kết khảo sát thể hình Hình Ảnh hưởng kích thước hệ phụ gia đến khả cháy than 3.2 Thảo luận Hình Ảnh hưởng hàm lượng hệ phụ gia đến khả cháy than - Kế thừa kết từ nghiên cứu ảnh hưởng tỉ lệ nguyên tố hệ phụ gia ảnh hưởng hàm lượng phụ gia/than đến khả cháy than, ảnh hưởng kích thước hạt phụ gia khảo sát với kích thước là: